סוגי דלק ביולוגי: השוואה של מוצק, נוזלי, גזי

חלופה למשאבים אנרגיה מסורתית הם סוגים שונים של דלק ביולוגי, לייצור אשר חומרי גלם המשמשים לגידול ירקות או לבעלי חיים, פסולת תעשייתית ותוצאות חיים אורגניזמים.

אנו מציעים להבין את היתרונות והחסרונות של השימוש בדלק זה, ללמוד את התכונות ייצור, מאפיינים פונקציונליים, כמו גם להעריך את האפקטיביות של שימוש בסוגים שונים דלק ביולוגי. מידע זה יסייע לנווט בבחירה של מקורות אנרגיה חלופיים.

מהו דלק ביולוגי

התחומים המבטיחים ביותר בתחום האנרגיה הם טכנולוגיות המשתמשות במשאבים מתחדשים, הכוללים דלק ביולוגי.

כחומר גלם לייצורו, ניתן לקחת ביומסה של מוצא צמחים / בעלי חיים, כולל פסולת תעשייתית או שאריות של בעלי חיים.

עיבוד של חומרים כאלה הוא תרמוכימי או ביולוגי שיטה, במקרה האחרון, הדלק מתקבל באמצעות סוגים שונים של מיקרואורגניזמים.

במדינות רבות, יש תוכניות מיוחדות כדי להגדיל את חלקם של דלק ביולוגי בצריכת האנרגיה הלאומית והאזורית. במספר מדינות יש גם נורמות חובה לשימוש של מקור אנרגיה זה.

היתרונות והחסרונות של דלק ביולוגי

סוגים ביולוגיים של דלק יש צדדים חיוביים ושליליים שלהם. עניין בשימוש בחומר גלם זה בשל יתרונותיו.

אלה כוללים:

• ערך התקציב. אמנם כרגע מחיר דלק ביולוגי כמעט עולה בקנה אחד עם העלות של בנזין, חומרים ביולוגיים נחשבים כסוג רווחי יותר של דלק, שכן הם מייצרים פחות פליטות בעת שריפת. דלקים ביולוגיים מתאימים לשימוש בתנאים שונים, בעוד שניתן להתאים אותם למנועים בעיצובים שונים. יתרון נוסף הוא אופטימיזציה של המנוע, אשר נשאר נקי יותר בשל כמות קטנה של פיח גזי פליטה.
• ניידות. Biofuel שונה מאפשרויות חלופיות אחרות אנרגיה על ידי הניידות שלה. העיצוב של תחנות כוח סולאריות ורוח בדרך כלל כוללות סוללות כבדות, כך שהן לעיתים קרובות משמשים לצמיתות, בעוד ביו דלק יכול להיות מועבר מאזור אחד אחר.
• אנרגיה מתחדשת. אמנם, על פי החוקרים, הפיקדונות הקיימים של נפט גולמי יימשך לפחות כמה מאות שנים, עתודות המינרלים עדיין סופית. דלקים ביולוגיים המופקים מצמחים ופסולת בעלי חיים הם בין המשאבים המתחדשים שאינם מאוימים בהכחדה בעתיד הנראה לעין.
• הגנת האטמוספירה של כדור הארץ. חסרון גדול של פחמימנים מסורתיים הוא אחוז גדול של CO.₂כי הוא שוחרר במהלך בעירה. גז זה יוצר אפקט החממה באטמוספירה של כדור הארץ שלנו, יצירת תנאים להתחממות כדור הארץ. במהלך הבעירה של חומרים ביולוגיים, כמות דו תחמוצת הפחמן מופחת ל 65%. בנוסף, גידולים המשמשים לייצור דלק ביולוגי צורכים פחמן חד חמצני, הקטנת חלקה באוויר.
• ביטחון כלכלי. פחמימנים פחמימנים מופצים באופן לא אחיד, ולכן, כמה מדינות נאלצים לקנות נפט או גז טבעי, ההוצאות כמויות גדולות של כסף לרכוש, תחבורה, ואת החנות. סוגים שונים של דלק ביולוגי ניתן להשיג כמעט בכל מדינה. באשר לייצור ועיבוד שלה יהיה צורך ליצור ארגונים חדשים, בהתאם לכך, משרות ייהנו הכלכלה הלאומית יש השפעה חיובית על לרווחה של אנשים.

שיפור הטכנולוגיה ופיתוח שיטות חדשות ישפר את ההשפעות החיוביות של דלק ביולוגי. לפיכך, פיתוח של טכנולוגיות באמצעות פלנקטון ואצות יהיה להפחית באופן משמעותי את המחיר שלה.

במקביל, בשלב הנוכחי של התפתחות המדע והטכנולוגיה, הייצור של דלק ביולוגי קשורה במספר קשיים ואי הנוחות. קודם כל, אלה הן מגבלות טבעיות בגידול צמחים.

לצמיחת גידולים המשמשים לייצור ביומסה, יש לשקול מספר גורמים, דהיינו:

• שימוש במים. מפעלים חקלאיים צורכים הרבה מים, שהוא משאב מוגבל, במיוחד במקומות יבשים.
• פולשנות. תרבויות הגדלות לדלק הן לעיתים קרובות תוקפניות. הם מטביעים את הצמחייה האותנטית, שעשויה להשפיע על המגוון הביולוגי ועל המערכת האקולוגית של האזור.
• דשנים. הצמיחה של צמחים רבים דורשת תוספת של חומרים מזינים שיכולים לפגוע בגידולים אחרים או במערכת האקולוגית הכללית.
• אקלים אזורי אקלים נפרדים (לדוגמה, מדבר או טונדרה) אינם מתאימים לגידול גידולי דלק ביולוגי.

החקלאות הפעילה של המפעלים החקלאיים קשורה לריקון המשאבים החקלאיים, אי עמידה בכללי ההנדסה החקלאית יכולה להוביל לירידה בתוכן של מרכיבי קרקע מועילה, וכתוצאה מכך, דלדול שלהם, אשר יגרום להחמרה של מזון בעיות.

הפרעות אקולוגיות מתרחשות. עבור הייצור של ביומסה בדרך כלל דורש הרחבת שטחים המעורבים בחקלאות.

לעתים קרובות, לשם כך, ניקיון השטח נעשה, אשר מוביל להרס של microecosystem (למשל, יערות), מוות של צמחים ובעלי חיים.

יש בעיות עם monocultures גדל. כדי לקבל תשואה ביומסה יותר, המפיקים לעתים קרובות לזרוע את הארץ עם צמח מסוים. פרקטיקה זו אינה משתקפת היטב במצב האדמות החקלאיות, שכן התרבות החד-הורית מובילה לשינוי בסביבה.

על השדות שנכבשו על ידי מינים אחד של צמחים, מינים מיוחדים של מזיקים בדרך כלל טפילים. ניסיון לשלוט בהם עם חומרי הדברה וחומרי הדברה רק מוביל להתפתחות התנגדות לסוכנים אלה.

כדי למנוע את הבעיות שתוארו לעיל, מדענים ממליצים לא להזניח את המגוון הביולוגי של גידולים, שילוב של מספר צמחים בשדות, כמו גם להשתמש זנים מקומיים של הצומח.

דורות של דלק חלופי

מגוון רחב של חומרי גלם צמחיים המשמשים ביומסה ניתן לחלק את דורות אחדים.

דור ראשון. קטגוריה זו כוללת גידולים המכילים אחוז גבוה של עמילן, סוכרים, שומנים. אלה צמחים פופולריים כגון תירס, סלק סוכר, קנולה, סויה.

מאז עיבוד של גידולים אלה מזיק לאקלים, ואת הסרתם מהשוק משפיע על התמחור של מוצרים, המדענים מנסים להחליף אותם עם סוגים אחרים של ביומסה.

הדור השני. קבוצת הביומסה כוללת עץ, דשא, פסולת חקלאית (קליפה, קליפה). קבלת דלק ביולוגי מחומרי גלם כאלה הוא יקר, עם זאת, הוא פותר את הבעיה של מיחזור שאריות מזון שאינם עם ייצור בו זמנית של חומרים דליקים.

תכונה של התרבויות הכלולות במגוון זה היא נוכחות של ליגנין תאית בהם. הודות להם, ביומסה ניתן לשרוף ו gasified, וכן נתון פירוליזה, קבלת דלק נוזלי.

החיסרון העיקרי של ביומסה של הדור השני הוא היעדר תשואה ליחידת שטח, ולכן יש להקצות משאבי קרקע משמעותיים לגידולים כאלה.

הדור השלישי. חומר הגלם לייצור דלק ביולוגי הוא אצות הגדלות בקנה מידה תעשייתי, למשל, במים פתוחים.

פרקטיקה זו יש לקוחות פוטנציאליים גדולים, אבל כיום טכנולוגיות אלה רק מפותחים. מדענים גם עורכים מחקר על יצירת טכניקות המאפשרים להשיג דלק ביולוגי רביעי או אפילו בדור החמישי.

שלושה סוגים של דלק ביולוגי

בהתאם למצב של צבירה של החומר, ישנם שלושה סוגים עיקריים של דלק ביולוגי:

1. מוצק: עצי הסקה, כבול, פסולת בעלי חיים וייצור חקלאי.
2. נוזלי: ביו דיזל, אתר dimethyl, ביואתנול, biobutanol.
3. גזיביוגז, מתאן, ביו-הידרוגן.

לכל סוג של חומר יש פרטים משלו, אשר יידונו להלן.

סוג # 1: מוצק

הזנים המוצקים הפופולריים ביותר של דלק ביולוגי הם עץ, כבול, פסולת בעלי חיים.

עץ (עצי הסקה, שבבים, נסורת)

הצורה העתיקה של דלק ביולוגי ידועים עצי הסקה, אשר מזה זמן רב משמש לחימום בתים ובישול. עד כה, הם משמשים באופן פעיל במדינות שונות כדי לייצר חום / חשמל, בפרט, גדול תחנת כוח תרמית אוסטרי עם קיבולת של 66 מגה וואט פועל על עצי הסקה.

יחד עם זאת, חומרי גלם כאלה יש חסרונות. ערך האנרגיה של עצי הסקה הוא קטן יחסית: כאשר שריפה, חלק של החומר מצטבר בצורה של פיח, שבגללו הקמינים תנורים יש לנקות באופן קבוע. בנוסף, זה לוקח זמן כדי לחדש את מלאי העץ - עצים חדשים יגדל רק 15-20 שנים.

אלטרנטיבה מצוינת עצי הסקה קונבנציונאלי הוא כדורי (גרגירים), לייצור אשר עץ ירודים משמש: לנבוח, צ 'יפס, נסורת לחוץענפים

לייצור של כדורי דלק, חומרי הגלם הם הקרקע לאבק, אשר יבש ולאחר מכן לחצה בטמפרטורה גבוהה. בשל ליגנין הכלול בעץ, מסה דביק נוצר, שממנו צילינדרים קטנים עם אורך של 5-70 מ"מ וקוטר של 6-10 מ"מ נוצרים.

אתה יכול להגדיר את הייצור של pellets בעצמך. לחץ לבנית.

בין הסוגים הנפוצים של דלק ביולוגי הם שבבי עץ, אשר משמשים לעתים קרובות כמקור אנרגיה עבור תחנות כוח תרמיות האירופי. הייצור של חומר גלם זה מבוצע באתרי כניסה או בקווי ייצור מיוחדים המצוידים במכונות רטוש.

ביצה וכריית דלק ביער

זוהי צורה נפוצה של דלק ביולוגי, המשמש למטרות ביתיים ותעשייתיים במשך מאות שנים. כבול הוא שכבת טחב כי לא לגמרי מפורקת בתנאי הביצה, והוא שנקטף במדינות רבות ברחבי העולם: רוסיה, בלארוס, קנדה, שוודיה, אינדונזיה ועוד.

לנוחות של תהליך הייצור, ביומסה הוא מעובד בדרך כלל באתר החילוץ. התהליך מורכב מניקוי (סינון) חומרי הגלם מן הכיבוי החיצוני, ואחריו ייבוש ועיצוב בצורה של לבניות או גרגירים.

פסולת דלק חקלאי

בייצור החקלאי, ככלל, מספר רב של פסולת צמחים מגוונת מצטבר: פגזים חיצוניים של צמחים, אגוזים, קש.

חומרי גלם כאלה יכולים גם להיות לחוץ ו granulated להשיג כדורי דלק, המאפיינים של אשר למעשה אינם שונים כדורי עשוי ביומסה וודי.

דלק ביולוגי שמקורו בבעלי חיים

יחד עם עצי הסקה בימי קדם, אנשים החלו להשתמש בדלק ממוצא מן החי, כלומר, זבל זבל מיובש של חיות בית. טכנולוגיות מודרניות של ייבוש ועיבוד של חומרי גלם דומים מאפשרים להשיג סוגים מוצקים של דלק ביולוגי, נטול לחלוטין של ריח לא נעים.

מאחר שפסולת בעלי החיים כיום מצטברת בקנה מידה תעשייתי, ייצור הדלק מהם בעת ובעונה אחת פותר את בעיית ניצולם.

סוג # 2: נוזל

נוזלים דלק ביולוגי כי הם בטוחים וידידותיים לסביבה משמשים בעיקר כתחליף דלק ואמצעים דומים אחרים. האפשרויות הנפוצות ביותר כוללות ביו-אתנול, ביו-אתנול, ביו-בוטנול, ביו-דיזל, אתר דימתיל.

ביואתנול מצמחים

זהו דלק ביולוגי משותף המשמש מכוניות תדלוק. למרות שהחומר הטהור אינו משמש כדלק, התוספת שלו לבנזין משפרת את הביצועים. מנוע, הגדלת כוחו, ניטור החימום של המנוע, הפחתת פליטות פליטה גזים.

Bioethanol היה גם מוערך על ידי אוהבי האח. חומר זה יש העברת חום טוב, יתר על כן, כאשר הוא נשרף, לא פיח או עשן נוצר, ואת כמות הפחמן הדו חמצני הנפלטת ממוזער.

בזכות תכונות כאלה, דלק יכול לשמש גם לחימום האח בבנייני דירות. קרא עוד על דלק ביולוגי עבור קמינים שנכתב ב מאמר זה.

Bioethanol מיוצר מן הדור הראשון חומרי גלם המכילים עמילן או סוכר. דגנים, תירס, קני סוכר, סלק מעובדים על ידי הטכנולוגיה של התסיסה אלכוהוליים.

ביובוטנול לתדלוק מכוניות

Biobutanol הוא אנלוגי butanol מיוצר ביולוגית. נוזל חסר צבע, אשר יש ריח אופייני, משמש באופן נרחב כחומר גלם כימיים בתעשייה, והוא יכול לשמש גם כדלק תחבורה.

התוכן האנרגטי של בוטאנול קרוב לבנזין, אשר מאפשר החלפת חלקית באחרונה בתאי דלק. בניגוד ביו-אתנול, biobutanol ניתן להשתמש באופן עצמאי, מבלי להוסיף סוגים מסורתיים של דלק.

חומרי הגלם לייצור חומר ביולוגי זה הם מגוון של צמחים: סלק, קסבה, חיטה, תירס.

אתר דימתיל (C₂ח₆O)

זה גם דלק ידידותי לסביבה. כאשר הוא נשרף בגזי פליטה אין תרכובות גופרית, ואת התוכן של תרכובות חנקן הוא 90% נמוך יותר מאשר במהלך הבעירה של בנזין.

אתר דימתיל יכול לשמש ללא מסננים מיוחדים, אבל את העיצוב של המכונית (מערכת החשמל, ההצתה המנוע) יש לשנות באופן דרמטי.

ללא שינויים, דלק משולב המכיל 30% dimethyl אתר ניתן להשתמש במכונות מאובזרים עם מנועי גפ"מ.

דלק נוזלי יכול להיות מיוצר מחומרי גלם שונים: גז טבעי, אבק פחם, ביומסה ולפני סך של עיסת ייצור פסולת שאריות להפוך נוזל תחת לחץ קל.

Biomethanol מן אצות חד תאיים

חומר זה דומה מתנול קונבנציונאלי, אשר נעשה שימוש נרחב כדי לייצר מספר תרכובות כימיות (חומצה אצטית, פורמלדהיד), והוא משמש גם אנטיפריז ו ממס.

לראשונה, שאלת ההפקה של דלק ביולוגי מסוג זה הועלתה בשנות השמונים, כאשר קבוצת מדענים הציעה לייצר נוזלים החומר באמצעות השינוי הביוכימי של phytoplankton ימיים, אשר יהיה מעובד מיוחד מאגרים.

Biomethanol יש כמה יתרונות פוטנציאליים:

• יעילות אנרגיה גבוהה - 14 עם קבלת מתאן, 7 בייצור של מתנול;
• מעולה פרודוקטיביות phytoplankton - עד 100 טון לדונם בשנה;
• לא תובעני אורגניזמים unicellular, שעיבודם אינו זקוק למים טריים, קרקע פורייה;
• שימור משאבים חקלאייםכי phytoplankton גדל בבריכות או מפרצי ים.

למרות הייצור התעשייתי של ביומנתנול טרם הוקמה, מחקר מתמשך ופיתוח של טכנולוגיות לפיתוח ייצור של סוג זה של דלק חלופי נמצאים כעת.

ביודיזל כחלופה לתחבורה דלק

זהו דלק ביולוגי נוזלי המורכב מתערובת של אסטרים של חומצות שומן. החומר הוא בטוח עבור אנשים ובעלי חיים, כמעט לחלוטין decomposes בקרקע במשך 28 ימים, ויש לו גם גבוהה יחסית (<100) טמפרטורת ההצתה.

ביודיזל מפחית את אחוז פליטת גזים מזיקים, וגם מאריך את החיים של המנוע, שכן הוא מכיל רכיבי סיכה.

דלק משמש למכוניות דלק תדלוק הן באופן עצמאי בשילוב עם דלק קונבנציונאלי. רק אורך חיי מדף קצר של החומר הביולוגי צריך להילקח בחשבון: לאחר שלושה חודשים, הפירוק של החומר הביולוגי מתחיל עם אובדן מוחלט של נכסים.

עבור ביודיזל באיחוד האירופי, תקן מיוחד EN14214 אומצה. במספר מדינות, תקן EN590 הוא גם בתוקף, המאפשר תוספת של 5% ביו דיזל לדלקים אחרים.

סוג # 3: גזי

הסוגים העיקריים של דלק ביולוגי גזי כוללים ביוגז וביו-מימן.

ביוגז כתחליף לגז טבעי

ביוגז הוא אנלוגיה מלאה כמעט של גז טבעי: הוא מכיל 13-50% CO_2, 49-87% מתאן, כמו גם זיהומים H₂ ו - H₂S. אם חומר זה הוא ניקה של פחמן דו חמצני, אתה יכול לקבל biomethane.

דלק ביולוגי גזי מופק מביומסה על ידי תסיסה מימן או מתאן. זה האחרון נגרם על ידי שלושה סוגים של מיקרואורגניזמים: הראשון, חומר הגלם חשוף לפעולה של חיידקים hydrolyzing, אשר מוחלפים מכן על ידי חומצה להרכיב מתאן יוצרי חיידקים.

מגוון של חומרים יכולים לשמש כחומרי גלם: תחמיץ, זבל, אצות, ביוב, פסולת, שאריות צואה, פסולת ביתית. חומר המוצא הוא הביא למצב הומוגני, ולאחר מכן הוא ממוקם הכור בעזרת מטעין.

זה שומר על טמפרטורה נוחה של 35-38 מעלות צלזיוס, הכרחי ליישום תהליך של תסיסה מתאן.

חומרי הגלם מעורבים כל הזמן, כאשר המוצר הגזי הנוצר משוחרר לתוך מכל הדלק (יחידת אחסון), שממנו הוא נכנס לגנרטור.

מידע נוסף על קבלת ביוגז מן זבל ו הסדר של מפעל ביוגז נכתב במאמרים:

1. איך לעשות דלק בידיים שלך מן זבל בבית
2. ביוגז התקנה עבור בית פרטי במו ידיהם: המלצות על המכשיר ודוגמה של ציוד ציוד תוצרת בית

מימן ביולוגי המתקבל בשיטה כימית

מגוון דלק ביולוגי גזי, שהוא אנלוגי של מימן רגיל, מתקבל ביומסה בשיטות ביוכימיות או תרמוכימיות.

בשיטה תרמוכימית, חומר הגלם מוכן (למשל, פסולת עץ) מחומם לטמפרטורה של 500-800 מעלות צלזיוס ללא חמצן, גזים של H נפלטו.₂, CO, CH₄.

בשיטה הביוכימית, חומר הגלם נשמר בתנאים נוחים בלחץ נורמלי וטמפרטורה של כ -30 ° C.

מיקרואורגניזמים מיוחדים Cloacae Enterobacter, sodiodes Rodobacter מוצגים לתוך ביומסה, אשר לפרק את המוצר המקורי, שחרור מימן. אנזימים מותר להאיץ את הייצור באמצעות סוכרים.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

על הווידאו להלן אתה יכול לראות את התהליך של ייצור סוג פופולרי של דלק ביולוגי - עץ briquettes:

סוגי דלק ביולוגי שונים לא רק במצב של צבירה, אלא גם במאפיינים שלהם. בעת בחירת חומר כזה, יש לקחת בחשבון את השימוש המתוכנן שלהם, יעילות, תכונות פונקציונליות ועלות.

יש ניסיון בשימוש בדלק חלופי? או שאתה רוצה לשאול שאלות על דלק ביולוגי? נא להגיב על הפרסום ולהשתתף בדיונים. בלוק המשוב נמצא למטה.